《一天一模式》— 原型模式

1、原型模式的概念

原型模式（Prototype Pattern）是用于建立重复的对象，同时又能保证性能。这种类型的设计模式属于建立型模式，它提供了一种建立对象的最佳方式。

2、何时使用原型模式

原型模式能够理解为：以一个类做为模板，克隆出无数个类，克隆出来的类与模板就再无关联。

如下场景可使用原型模式：

• 构造函数较复杂，或者不想使用构造函数建立对象；
• 资源优化，在初始化时一个类时须要较多的资源，使用原型模式，初始化一次后，就进行克隆（不会再初始化）；
• 性能提高，使用克隆要比使用new建立一个对象的性能高，克隆直接在内存中操做二进制流，new则须要JVM作不少的准备（加载、验证、准备、解析、初始化），因此在某些场景要大量建立相同对象时，能够节约性能；

下面就以提高性能做为场景，来用Java实现原型模式。

3、怎么使用原型模式

3.1 实现方式

首先假设一个场景，中秋节将至，系统要为所有的500万（或者更多）用户发送消息（一条条发，先不考虑其余技术实现，主要为了说明原型模式）。这种状况下，若是贸然使用for循环来经过new关键字建立500万个对象，假设new一个对象要花费0.04秒，那么new500万个也未必能在一天以内发送完毕。

这种状况下就可使用原型模式来提高性能，下面看类图和代码：

代码以下：

// 消息模板，继承Cloneable接口
public interface MessageTemplate extends Cloneable {

    // 克隆消息
    MessageTemplate cloneMessage() throws CloneNotSupportedException;

}

// 消息
public class Message implements MessageTemplate {

    // 实现克隆方法
    public Message cloneMessage() throws CloneNotSupportedException {
        Message message;
        message = (Message) clone();
        return message;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Message{" +
                "createTime=" + createTime +
                ", title='" + title + '\'' +
                ", context='" + context + '\'' +
                ", phone='" + phone + '\'' +
                '}';
    }

    // getter and setter ...

    private Date createTime;
    private String title;
    private String context;
    private String phone;


}

// 使用克隆模式
public class Client {

    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {

        // 模拟发送消息，加入发送100万个消息给不一样用户
        // 消息模板使用相同模板，消息内容有某些不一样
        // 则可使用原型模式

        int count = 100; // 用户数量，就不写100万了
        // 建立模板
        Message message = new Message();
        message.setTitle("节日关怀");
        message.setContext("尊敬的%s，您好。吧啦吧啦……");
        for (int i = 0; i < count; i++) {
            Message m = message.cloneMessage();
            m.setContext(String.format(message.getContext(), i));
            m.setPhone(i + "");
            m.setCreateTime(new Date());
            System.out.println(m.toString());
        }

    }

}

// 输出
Message{createTime=Tue May 19 23:05:52 CST 2020, title='节日关怀', context='尊敬的0，您好。吧啦吧啦……', phone='0'}
Message{createTime=Tue May 19 23:05:52 CST 2020, title='节日关怀', context='尊敬的1，您好。吧啦吧啦……', phone='1'}
Message{createTime=Tue May 19 23:05:52 CST 2020, title='节日关怀', context='尊敬的2，您好。吧啦吧啦……', phone='2'}
......
Message{createTime=Tue May 19 23:05:52 CST 2020, title='节日关怀', context='尊敬的98，您好。吧啦吧啦……', phone='98'}
Message{createTime=Tue May 19 23:05:52 CST 2020, title='节日关怀', context='尊敬的99，您好。吧啦吧啦……', phone='99'}

上面的代码就是原型模式的作法和用法。

核心就是使用了Java中Object对象自带的clone方法，来完成类的克隆。

这里须要注意的是Cloneable接口，它比较特别，clone方法并非它定义的，它只是用来描述对象可使用clone方法，是一种标记接口。

3.2 原型模式的好处

原型模式的好处，就体现他的使用场景：

• 构造函数较复杂，或者不想使用构造函数建立对象；
• 资源优化，在初始化时一个类时须要较多的资源；
• 性能提高，使用克隆要比使用new建立一个对象的性能高；

3.3 注意事项

原型模式的注意事项，主要强调两点：

忽略构造函数：使用clone()方法，不会触发对象的构造函数，若是类须要在构造函数中进行一些业务，则须要注意；

深拷贝：clone()方法会复制基本类型，可是引用类型复制的是引用的内存地址（指针），因此带有引用类型的对象进行clone()时，须要处理深拷贝，网上有不少文章，就不在此叙述了；

4、总结

总的来讲，原型模式属于比较简单的设计模式之一，也比较好理解，主要理清2点就能比较好的应用它：

使用场景：在何时适合用原型模式来建立对象；

技术实现：涉及到了使用cloneable接口，使用Object对象的clone方法，以及注意深拷贝；

以上就是我对原型模式的一些理解，有不足之处请你们指出，谢谢。